(57)【要約】【課題】加熱ニップ部にトナーが溜まることによる画像不良の発生を低減する。【解決手段】加熱手段1-5により加熱される回転定着部材1-1は弾性層1-1bを有する。前記加熱手段は回転定着部材と圧接して弾性層を変形させて加熱ニップ部N1-1を形成するプレート状の加熱体1-5aを有する。前記加熱体は回転定着部材に対して回転定着部材の回転方向の加熱体の下流端部が加熱ニップ部の下流端部と一致するように圧接される。【選択図】図１
2007114705.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一の回転定着部材と、前記第一の回転定着部材と圧接してニップ部を形成する第二の回転定着部材と、前記第一の回転定着部材と第二の回転定着部材の少なくとも一方の回転定着部材を外側から加熱する加熱手段と、を有し、トナー像を担持した記録媒体を前記ニップ部で挟持搬送して記録媒体上にトナー像を定着する定着装置において、
前記加熱手段により加熱される前記回転定着部材は弾性層を有しており、前記加熱手段は前記回転定着部材と圧接して弾性層を変形させて加熱ニップ部を形成するプレート状の加熱体を有しており、前記加熱体は前記回転定着部材に対して前記回転定着部材の回転方向の前記加熱体の下流端部が前記加熱ニップ部の下流端部と一致するように圧接されることを特徴とする定着装置。
【請求項２】
第一の回転定着部材と、前記第一の回転定着部材と圧接してニップ部を形成する第二の回転定着部材と、前記第一の回転定着部材と第二の回転定着部材の少なくとも一方の回転定着部材を外側から加熱する加熱手段と、を有し、トナー像を担持した記録媒体を前記ニップ部で挟持搬送して記録媒体上にトナー像を定着する定着装置において、
前記加熱手段により加熱される回転定着部材は弾性層を有しており、前記加熱手段は前記回転定着部材と圧接して弾性層を変形させて加熱ニップ部を形成するプレート状の加熱体を有しており、前記加熱体は前記回転定着部材に対して前記回転定着部材の回転方向の前記加熱体の下流端部が前記加熱ニップ部の下流端部よりも上流側に位置するように圧接されることを特徴とする定着装置。
【請求項３】
前記加熱体と前記回転定着部材との摺動抵抗を緩和する摺動シートを前記加熱ニップ部に備えることを特徴とする請求項２に記載の定着装置。
【請求項４】
前記加熱体と前記回転定着部材との摺動抵抗を緩和する摺動シートを前記加熱ニップ部に備え、さらに、前記摺動シートの前記回転定着部材に対する前記加熱ニップ部の下流端部側の接触角度を規制する角度規制部材を備えることを特徴とする請求項２に記載の定着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式の画像形成装置に搭載される画像加熱定着装置として用いれば好適な定着装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の電子写真方式の画像形成装置に搭載される画像加熱定着装置（以下、定着装置と略記する）として、特許文献１に開示されているものが知られている。
【０００３】
この定着装置は、図18に示すように、定着ローラ8-1と、この定着ローラの外周面と圧接して定着ニップ部N8-１を形成する加圧部材8-2と、定着ローラの外周面と圧接して加熱ニップ部N8-2を形成する加熱手段8-5と、を有している。定着ローラ8-1は芯金8-1aの外側に発泡体や中空フィラーを有する弾性層8-1bを備え、さらに弾性層の外側に離型層8-1cを備えている。加圧部材8-2は摺動部材8-2cを保持させた断熱加圧ホルダー8-2bに耐熱性フィルム8-2aを外嵌させてある。そして定着ローラ8-1と耐熱性フィルム8-2aを挟んで断熱加圧ホルダー8-2bを定着ローラ側に加圧することによって摺動部材8-2cと対応する領域に定着ニップ部N8-１を形成している。加熱手段8-5は断熱ステイホルダー8-5bを有し、この断熱ステイホルダーに設けた凹部内に加熱ヒーター（以下、ヒーターと略記する）8-5aを保持するように構成してある。ヒーター8-5aは低熱容量タイプのプレート形状をしている。そして加熱ニップ部N8-2において定着ローラ8-1の外周面（表面）と摺擦して定着ローラに伝熱する。加熱手段8-5において8-5cは温度検知素子である。
【０００４】
この定着装置においては、トナー像8-3を担持した記録材8-4を定着ニップ部N8-１で挟持搬送することにより記録材上にトナー像を加熱定着する。
【０００５】
上記定着装置は、定着ローラ8-1の表面に加熱手段8-5のヒーター8-5aを摺擦させて定着ローラに伝熱する外部加熱方式の装置である。このため、ヒートローラによって定着ローラ表面を加熱する内部加熱方式の定着装置に比べ、加熱ニップ部N8-2でのエネルギー密度を高くすることが出来、定着ローラ表面を効率よく加熱することが可能となる。また定着ローラ8-1は発泡体や中空フィラーを有する弾性層8-1bを備えているため、効率よく定着ローラ表面を急加熱することが可能である。
【０００６】
また、定着ローラ8-1の弾性層8-1bと記録材8-4やトナー像8-3との密着性が従来の高速機に用いられているような弾性層を持つ熱ローラ方式と同等であるため、画像形成装置の高速化に対しても高画質を維持することが出来る。つまり、立上り時間の短縮および消費電力の低減、高速化に対応した高画質の画像出力など、全ての要求を両立することが可能となる。
【特許文献１】特開2003-186327号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記定着装置においては、定着ニップ部においてトナー像のトナーが定着ローラにオフセットすると、そのオフセットトナーが加熱ニップ部においてヒーターと定着ローラとの摺擦によりヒーター表面に溜まることがある。その場合、オフセットトナーは定着ローラの回転方向においてヒーターが加熱ニップ部から下流側にはみ出している部分に溜まり易い。加熱ニップ部内で暖められて溶融したオフセットトナーは、定着ローラの回転により加熱ニップ部下流までもちきたされる。そのオフセットトナーが加熱ニップ部の下流端から外に出ると急激に外気に熱を奪われ、オフセットトナーはヒーター上の加熱ニップ部から下流側に外れた部分で固着してしまう。また、ヒーターでなくても、ヒーターを保持する断熱ステイホルダーが定着ローラの回転方向において加熱ニップ部から下流側にはみ出すように存在している場合でも、そのはみ出している部分でオフセットトナーが固着することがある。トナー像の加熱定着処理回数が増えるに従い次々とオフセットトナーがヒーター上の加熱ニップ部から下流側に外れた部分にもちきたされてくるため、オフセットトナー溜まりは大きく成長していく。成長したオフセットトナー溜まりはやがてトナー魂となってヒーター表面から剥離する。そして定着ローラの回転により定着ニップ部近傍までもちきたされて記録材の上におち、定着ニップ部で記録材上に加熱定着されることにより画像不良として現れることになる。
【０００８】
そこで本発明の目的は、加熱ニップ部にトナーが溜まることによる画像不良の発生を低減できる画像定着装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る画像定着装置の代表的な構成は、第一の回転定着部材と、前記第一の回転定着部材と圧接してニップ部を形成する第二の回転定着部材と、前記第一の回転定着部材と第二の回転定着部材の少なくとも一方の回転定着部材を外側から加熱する加熱手段と、を有し、トナー像を担持した記録媒体を前記ニップ部で挟持搬送して記録媒体上にトナー像を定着する定着装置において、前記加熱手段により加熱される前記回転定着部材は弾性層を有しており、前記加熱手段は前記回転定着部材と圧接して弾性層を変形させて加熱ニップ部を形成するプレート状の加熱体を有しており、前記加熱体は前記回転定着部材に対して前記回転定着部材の回転方向の前記加熱体の下流端部が前記加熱ニップ部の下流端部と一致するように圧接されることを特徴とする定着装置、である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、回転定着部材の回転方向の加熱体の下流端部が加熱ニップ部の下流端部と一致するように加熱体を回転定着部材に対して圧接するので、加熱ニップ部の下流端部にトナーが溜まり難くなる。よって加熱ニップ部にトナーが溜まることによる画像不良の発生を低減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明を図面に基づいて詳しく説明する。
【実施例１】
【００１２】
（１）画像形成装置例
図5は本発明に係る定着装置を画像加熱定着装置として搭載できる画像形成装置の構成模型図である。この画像形成装置は電子写真画像形成プロセス利用のレーザビームプリンタである。
【００１３】
101は像担持体としての感光ドラムであり、ＯＰＣ、アモルファスＳｅ、アモルファスＳｉ等の感光材料がアルミニウムやニッケル等のシリンダ状の基盤上に形成されている。感光ドラム101は矢印の時計方向に回転駆動され、まず、その表面が帯電装置としての帯電ローラ102によって一様に帯電される。次に、その感光ドラム101の一様帯電処理面に対して、画像露光装置としてのレーザスキャナユニット103によって、画像情報に応じてON/OFF制御されたレーザビームLによる走査露光が施され、感光ドラム表面に静電潜像が形成される。この静電潜像は、現像装置104で現像剤としてのトナーによって現像、可視化される。現像方法としては、ジャンピング現像法、二成分現像法、FEED現像法（Floating Electrode Effect Development）等が用いられ、イメージ露光と反転現像とを組み合わせて用いられることが多い。
【００１４】
一方、記録媒体としての転写材等の記録材1-4が不図示の給送機構部から所定のタイミングで感光ドラム101と転写装置としての転写ローラ105との当接部である転写ニップ部Tに搬送される。記録材1-4は転写ニップ部Tにおいて感光ドラム101と転写ローラ105とにより一定の加圧力で挟持されて搬送される。そしてその搬送過程において感光ドラム表面上のトナー画像が転写ローラ105により記録材1-4上に静電転写される。その記録材1-4は感光ドラム101の表面から分離されて画像加熱定着装置（以下、定着装置と略記する）106へと搬送される。そしてこの定着装置106により記録材1-4上の未定着のトナー画像（トナー像）が永久固着画像として記録材面上に加熱定着される。
【００１５】
感光ドラム101上に残存する転写残りの転写残トナーはクリーニング装置107により感光ドラム表面より除去される。これにより感光ドラム101は繰り返して作像に供される。
【００１６】
（２）定着装置106
図1は定着装置106の一例の横断面側面模型図である。
【００１７】
定着装置106は外部加熱方式の装置であり、第一の回転定着部材としての定着ローラ1-1と、第二の回転定着部材としての加圧ローラ1-2と、定着ローラを外側から加熱する加熱手段としてのセラミックヒーターユニット1-5と、を有している。定着ローラ1-1および加圧ローラ1-2は何れも記録材1-4の搬送方向Xと直交する幅方向に細長い部材である。
【００１８】
定着ローラ1-1はステンレス製の芯金1-1aの外側に厚みおよそ3mm、外径約20mmのシリコーンゴムで形成された弾性層1-1bを設け、さらにその弾性層の外側に厚さ30μmのフッ素樹脂からなる離型層1-1cを設けた構成から成る。
【００１９】
弾性層1-1bはシリコーンゴムを発泡して形成されたスポンジゴム、あるいはシリコーンゴム内に中空フィラーを分散させて断熱効果を高めたバルーンゴムなどから成る。定着ローラ1-1においては、熱容量が大きく、熱伝導率が少しでも大きいと、外表面から受ける熱を吸収しやすく、表面温度が上昇しにくくなる。そのため、できるだけ低熱容量で熱伝導率が低く、断熱効果の高い材質のほうが定着ローラに適している。そこで弾性層1-1bとして、本実施例のように気泡を内部に含むゴムを使用することが望ましい。本実施例で使用したゴムの熱伝導率は0.1〜0.15W/mKであり、通常のソリッドゴムと比較して半分以下の熱伝導率を示す。
【００２０】
加圧ローラ1-2はステンレス製の芯金1-2aの外側に厚みおよそ3mm、外型約20mmのシリコーンゴムで形成された弾性層1-2bを設け、さらにその弾性層の外側に厚さ30μmのフッ素樹脂からなる離型層1-2cを設けた構成から成る。
【００２１】
加圧ローラ1-2に用いられる弾性層1-2bの材質としても、できるだけ低熱容量で熱伝導率が低く、断熱効果の高い材質が望ましい。そのため、本実施例では定着ローラ1-1に用いられている弾性層1-1bと全く同様の材質で加圧ローラ1-2の弾性層1-2bを形成した。
【００２２】
定着ローラ1-1は芯金1-1aの両端が不図示の装置側板対に回転自在に軸受け支持されている。加圧ローラ1-2は定着ローラ1-1の下方側に平行に配設され、芯金1-2aの両端を装置側板対に回転自在に軸受け支持させている。そして加圧ローラ1-2の芯金1-2aを不図示の加圧バネ等の加圧手段により定着ローラ1-1側に付勢して加圧ローラの外周面と定着ローラの外周面とを圧接させている。この圧接により定着ローラ1-1の弾性層1-1bと加圧ローラ1-2の弾性層1-2bとを弾性変形させることによって、定着ローラの外周面と加圧ローラの外周面とで定着ニップ部N1-1を形成している。
【００２３】
定着ローラ1-1を外側から加熱するセラミックヒーターユニット（以下、ヒーターユニットと略記する）1-5は、加熱体としてのセラミックヒーター（以下、ヒーターと略記する）1-5aと、このヒーターを断熱支持する支持体であるステー1-5bと、を有する。
【００２４】
ここで図2を用いてヒーター1-5aを説明する。図2の(a)はヒーター1-5aの一例の裏面側の平面図である。(b)は(a)のb-b矢視断面図である。
【００２５】
ヒーター1-5aは、記録材1-4の搬送方向Xと直交する幅方向に細長い基板1-5cを有する。基板1-5cは長手方向長さ285mm、幅8.75mmの窒化アルミからなる。そして基板1-5cの裏面（定着ローラ1-1と反対側の面)に発熱抵抗体としてAg/Pd(銀パラジウム)等の通電発熱抵抗体層1-5dをスクリーン印刷により厚み10μm程度、長手方向長さ227mm、幅7mm程度の細帯状に塗布した構造となっている。通電発熱抵抗層(以下、発熱抵抗層と記す）1-5dは、記録材搬送方向Xにおいて基板1-5cの中心と発熱抵抗層の中心が一致するように塗布されている。そして基板1-5cの長手方向において発熱抵抗層1-5dの両端から約0.9mmずつ基板の裏面が露出している。基板1-5cの長手方向両端部から約0.9mmのところには4mm×7mmの大きさのAg/Pt等の電極1-5eが形成されている。発熱抵抗層1-5dと電極1-5eは電極と同じ材料でなる導電層1-5fでつながれている。よって発熱抵抗層1-5dと電極1-5eは導通可能である。発熱抵抗層1-5dは厚み50μmのガラスからなる保護層1-5gによって保護されている。
【００２６】
上記ヒーター1-5aは裏面発熱タイプのヒーターであり、主として窒化アルミからなる基板1-5cの表面を加熱面としている。したがって、加熱面である基板1-5cの表面が定着ローラ1-1の外周面と接するように構成するため、基板の裏面に発熱抵抗層1-5dおよび保護層1-5gを備えている。
【００２７】
ステー1-5bはヒーター1-5aの基板1-5cの裏面に接着剤により固定されている。このステー1-5bも記録材1-4の搬送方向Xと直交する幅方向に細長い部材である。そしてステー1-5bは、ヒーター1-5aの基板1-5cの裏面と接する面よりもヒーターの基板側には一つの突起も持たないように横断面略逆台形状に加工されている。ステー1-5bをヒーター1-5aの基板1-5c側に一つの突起も持たないように加工することで、ヒータを定着ローラに圧接させたときにステーを定着ローラに触れさせないようにすることができる。
【００２８】
ヒーター1-5aを定着ローラ1-1に対向させた状態でステー1-5bはその長手両端部が装置側板対に支持される。そしてステー1-5bの長手両端部を不図示の加圧バネ等の加圧手段により定着ローラ1-1側に付勢してヒーター1-5aの基板1-5cの表面（以下、ヒーター表面と記す）を定着ローラの外周面（表面）に圧接させている。この圧接により定着ローラ1-1の弾性層1-1bを変形させてヒーター表面と定着ローラ表面とで加熱ニップ部N1-2を形成している。このとき、図3に示すように、ヒーター1-5aは定着ローラ1-1の回転方向において基板1-5cの下流端部（以下、ヒーター下流端部と記す）1-5a1が加熱ニップ部N1-2の下流端部N1-21と一致するように定着ローラ表面に圧接される。この状態において定着ローラ1-1の回転方向のヒーター下流端部1-5a1は加熱ニップN1-2の下流端部N1-21からはみ出していない状態となっている。
【００２９】
本実施例においてはヒーター1-5aを総圧98N（10kg）で定着ローラ1-1に圧接させてある。このとき、定着ローラ表面とヒーター表面とで形成される加熱ニップ部N1-2の幅はおよそ5.5mmであった。
【００３０】
上記定着装置106において、定着ローラ1-1が不図示の駆動系により矢印の時計方向に回転駆動されると、加圧ローラ1-2は定着ローラの回転駆動に従動して矢印の反時計方向に回転する。定着ローラ1-1が回転駆動されると、定着ローラはヒーターユニット1-5のヒーター1-5aと摺動摩擦しながら回転状態となる。その後、不図示の通電制御部からヒーター1-5aの電極1-5eおよび導電層1-5fを通じて発熱抵抗層1-5dに通電がなされる。これにより発熱抵抗層1-5dが発熱して定着ローラ表面が加熱される。定着ローラ1-1の回転方向においてヒーターユニット1-5と定着ニップ部N1-1との間には定着ローラ表面に温度検知手段1-6、詳しくはNTCサーミスタが当接されている。この温度検知手段1-6によって定着ローラ1-1の表面温度をモニターし、その定着ローラ表面の温度情報を不図示の制御回路に入力する。制御回路は温度検知手段1-6から入力する温度情報が所定の温度（定着温度）に維持されるようにヒーターユニット1-5のヒーター1-5aに対する電力供給を制御する。これにより定着ローラ1-1の表面温度は所定の温度に温調される。
【００３１】
定着ローラ1-1の温調状態において未定着のトナー画像1-3を担持した記録材1-4が定着ニップ部N1-1に導入される。この記録材1-4は定着ニップ部N1-1において定着ローラ1-1と加圧ローラ1-2とで挟持されて矢印X方向へ搬送される。その搬送過程において定着ローラ1-1からの熱と定着ニップ部N1-1の圧力とによりトナー画像1-3が永久固着画像として記録材1-4上に加熱定着される。
【００３２】
本実施例では記録材1-4の搬送速度は311mm/secとしている。
【００３３】
本実施例の定着装置106においては、定着ローラ1-1の表面温度は記録材1-4の搬送速度が311mm/secのときにある所定の定着強度を示すように決定されている。
【００３４】
定着強度とは、トナー画像を定着装置で定着し、定着されたトナー画像がどれだけの力で記録材上に定着しているかを表し、濃度低下率（単位：％）をもって表される。
【００３５】
次に濃度低下率の測定方法を述べる。
【００３６】
未定着画像は、黒およびハーフトーン（灰色）の5mm角の画像がレターサイズ用紙の上に9ヶ所配されたものを用いる。
【００３７】
未定着画像のハーフトーンパターンは画素密度600dpiを3×3のマトリックスで形成し、これを1ドット1スペースで千鳥状に形成したパターンである。
【００３８】
定着装置の定着ニップ部で記録材上に加熱定着された画像のハーフトーンの濃度を濃度測定器（マクベス社製）にて測定後、専用の擦り試験機で画像を擦り、擦り後のハーフトーンの濃度を再び測定し、濃度の低下率を計算する。
【００３９】
擦り試験機は静電気により用紙を固定する台の上に用紙上に9ヶ所配された5mm角の黒およびハーフトーンパターンに合わせて200ｇの金属製の重りをのせる構造となっている。用紙と重りの間にはシルボンＣ紙（小津産業社製）が挟まれている。用紙を固定する台は紙の長手方向に往復運動できるようになっている。このとき画像はシルボンＣ紙に擦られて欠落する。本例では5往復させて画像を擦った。
【００４０】
この濃度の低下率はレターサイズ用紙上の9ヶ所のハーフトーン画像全てに関して計算し、平均値を算出し、その条件での定着強度をあらわす指標とする。
【００４１】
今回の測定では室温23℃、湿度50%に保たれた実験室内で記録材としては坪量90gのラフ紙(Fox River Paper社製  フォックスリバーボンド）における濃度低下率が10%となるように定着ローラ表面温度を定めた。
【００４２】
上記環境において濃度低下率10%であれば、通常、指で強く擦っても紙からトナーが落ちないレベルであり、十分に実用に耐えうる水準にある。十分に定着されない条件では定着ローラ1-1に転移するオフセットトナーの量が増えるため、十分に定着する条件に設定することが必須である。
【００４３】
この測定方法によって、本実施例での定着ローラ1-1の表面温度は190℃に決定された。
【００４４】
以上の構成および条件で本実施例の定着装置106によりプリント（トナー画像の加熱定着）を行ったときのヒータ汚れの評価を行った。
【００４５】
記録材1-4にはレターサイズの坪量90gのラフ紙（Fox River Paper社製  フォックスリバーボンド）を用い、画像パターンは12mm幅で紙の進行方向に対して水平に並んだ0.5mm幅のライン画像である。この画像を担持した記録材1-4を連続して定着ニップ部N1-1で挟持搬送(連続通紙）し、ヒーター1-5aにオフセットトナー汚れが生じた枚数および、オフセットトナーがヒーターから剥離するまでの枚数について調べた。
【００４６】
結果は、10000枚を超えたところでヒーター1-5aの下流端部1-5a1にトナー汚れが生じ始め、50000枚を越えたところで画像上にトナー汚れが現れるようになった。しかし、画,像上のトナー汚れは非常に軽微なものであった。
【００４７】
また、定着ニップ部内にも若干トナー汚れが生じていた。これはヒーター1-5aの基板1-5cの表面が定着ローラ1-1から受ける摺擦が原因で傷つき、離型性が悪くなってトナーが融着してしまうことが原因である。
【００４８】
ここで比較のために、図18に示されるような従来の定着装置における評価を従来例1として行った。本実施例の定着装置106と従来例1の定着装置では、定着ローラ、加熱手段などの部材は全て同様のものを用い、圧力も等しくかけた。
【００４９】
本実施例の定着装置106と従来例1の定着装置とで大きく異なっているのはヒーターの位置である。
【００５０】
本実施例の定着装置106では、定着ローラ1-1の回転方向のヒーター1-5aの下流端部1-5a1と加熱ニップ部N1-2の下流端部N1-21とが一致するようにヒーターを定着ローラに圧接させている。
【００５１】
これに対して従来例1の定着装置では、ヒーター8-5aの幅方向中心と加熱ニップ部N8-1の幅方向中心が一致するよう構成されている。ヒーター幅8.75mmに対して加熱ニップ部幅が5.5mmであることを考えると、ヒーター8-5aは定着ローラ8-1の回転方向の上流側および下流側両方に約1.5mmずつはみ出していることになる。記録材8-4の搬送速度311mm/sec、定着ローラ8-1の表面温度190℃は、それぞれ本実施例と同様の条件に合わせ、同じ定着強度を示すようにした。
【００５２】
記録材8-4にはレターサイズの坪量90gのラフ紙（Fox River Paper社製  フォックスリバーボンド）を用い、画像パターンは12mm幅で紙の進行方向に対して水平に並んだ0.5mm幅のライン画像である。この画像を担持した記録材8-4を連続して定着ニップ部N8-1で挟持搬送し、ヒーター8-5aにオフセットトナー汚れが生じた枚数および、オフセットトナーがヒータから剥離するまでの枚数について調べた。
【００５３】
結果は、連続通紙1000枚目から定着ローラ8-1の回転方向においてヒーター8-5aの下流側にはみ出した部分にオフセットトナー汚れが生じ始め、4000枚を越えたところで画像上にトナー汚れが現れるようになった。また、加熱ニップ部N8-1内にも若干トナー汚れが生じていた。
【００５４】
ここで、本実施例の定着装置106と従来例1の定着装置におけるヒーター下流側のオフセットトナー汚れのメカニズムを説明する。図4の(a)は本実施例の定着装置106のオフセットトナー汚れのメカニズムの説明図、(b)は従来例1の定着装置のオフセットトナー汚れのメカニズムの説明図である。
【００５５】
本実施例の定着装置106では、図4の(a)に示すように、まず定着ローラ1-1の表面上に転移したオフセットトナー((a)中(i))は定着ローラの回転により加熱ニップ部N1-2までもちきたされる。加熱ニップ部N1-2内はヒーター1-5aにより加熱されているため、オフセットトナーは溶融状態となり、定着ローラの回転とともに加熱ニップ部を通り過ぎる((a)中(ii))。加熱ニップ部N1-2を通り過ぎたところにはヒーター1-5aなどの部材が存在しないため、オフセットトナーが溜まる場所が無い((a)中(iii))。ヒーター下流端部1-5a1と加熱ニップ部N1-2の下流端部N1-21が一致しているため、定着ローラ1-1の回転中にヒーター下流端部1-5a1の角部分にわずかにオフセットトナーが溜まる可能性はある。この角部分はトナー溜まりが成長するには狭い場所であり、成長する場合でもトナー同士で弱く融着した細い枝葉状に成長し、大きく成長することができない。このためオフセットトナーが固着することはない。したがって枝葉状に成長したオフセットトナーが画像上に落ちても軽微な汚れとなる。よって、加熱ニップ部N1-2にトナーが溜まることによる画像不良の発生を低減できる。
【００５６】
これに対して、従来例1の定着装置では、図4の(b)に示すように、まず定着ローラ8-1の表面上に転移したオフセットトナー((b)中(i)）は定着ローラの回転により加熱ニップ部N8-2までもちきたされる。加熱ニップ部N8-2内はヒーター8-5aにより加熱されているため、オフセットトナーは溶融状態となり、定着ローラの回転とともに加熱ニップ部を通り過ぎる((b)中(ii))。加熱ニップ部N8-2を通り過ぎたところにはヒーター8-5aの下流端部がはみ出しているため、そこに加熱ニップ部を通り過ぎたオフセットトナーが溜まる。そしてヒーター8-5aの下流端部に溜まったオフセットトナーは外気に晒されて冷却され、そこに固着する((c)中(iii))。ヒーター8-5aの下流端部に固着したトナー塊は、連続プリントにより次々とオフセットトナーがもちきたされてくるため、次々とトナーが固着して積み重なり、成長していく。そしてある程度の大きさになればトナー塊はヒーター8-5aの下流端部から剥離してトナー画像定着前の記録材上に落ちる((b)中(iv))。記録材上に落ちたトナー塊は定着ニップ部で記録材上に加熱定着される。これにより画像不良が発生する。
【００５７】
以上のように、ヒーター下流端部1-5a1と加熱ニップ部N1-2の下流端部N1-21とを一致させることで、ヒーター下流端部のトナー汚れ、およびヒーター下流端部からの剥離トナーによる画像不良を大きく改善できることがわかった。
【実施例２】
【００５８】
本発明に係る他の例の定着装置を説明する。本実施例では、実施例１の定着装置106と共通する部材には同一符号を付して再度の説明を省略する。
【００５９】
図6は本実施例の定着装置106の加熱ニップ部N1-2近傍の説明図である。
【００６０】
本実施例２の定着装置は、実施例１の定着装置106においてヒーター1-5aの位置をさらに定着ローラ1-1の回転方向の上流側にずらしたものである。ヒーター1-5aの位置を定着ローラ1-1の回転方向の上流側にずらすことで、ヒーター下流端部1-5a1がヒーターをずらさないときに出来ていた加熱ニップ部N1-2内に含まれるように構成される。
【００６１】
本実施例の定着装置106では、ヒーターユニット1-5を実施例１のヒーターユニットの位置よりも1.5mm、定着ローラ回転方向の上流側にずらした。それ以外の構成は実施例1の定着装置と全く同じ構成としてある。
【００６２】
図6に示されるとおり、ヒーターユニット1-5を上述のように定着ローラ回転方向の上流側にずらすことで、ヒーターユニットをずらす前にできていた加熱ニップ部N1-2の範囲内にヒーター下流端部1-5a1を位置させることができる。すなわち、ヒーター下流端部1-5a1を加熱ニップ部N1-2の下流端部N1-21よりも定着ローラ回転方向の上流側に位置させている。これにより、定着ローラ1-1の表面に対してヒーター下流端部1-5a1を食い込ませることができる。
【００６３】
実施例１では、ヒーター下流端部1-5a1と加熱ニップ部N1-2の下流端部N1-21とを一致させることで、ヒーター下流端部のトナー汚れを改善することが出来た。しかし、前述のようにヒーター下流端部1-5a1の角部分にオフセットトナーが溜まり枝葉状に成長することが判明した。
【００６４】
本実施例のように、ヒーター下流端部1-5a1を定着ローラ1-1の表面に食い込ませることで、ヒーター上にオフセットトナーが全く溜まる場所を作らないようにすることができる。
【００６５】
以上の構成において、実施例1と同様の条件(記録材搬送速度：311mm/sec、定着ローラ表面温度：190℃)でオフセットトナー汚れの評価を行った。
【００６６】
記録材1-4にはレターサイズの坪量90gのラフ紙（Fox River Paper社製  フォックスリバーボンド）を用い、画像パターンは12mm幅で紙の進行方向に水平に並んだ0.5mm幅のライン画像である。この画像を担持した記録材1-4を連続して定着ニップ部N1-1で挟持搬送し、ヒーター1-5a1にオフセットトナー汚れが生じた枚数および、オフセットトナーがヒーターから剥離するまでの枚数について調べた。
【００６７】
300000枚以上の連続通紙を行ったが、ヒーター下流端部1-5a1のオフセットトナー汚れや、ヒーター下流端部からの剥離トナーによる画像不良は現れなかった。
【００６８】
連続通紙後に定着装置106を分解して観察を行ったが、ヒーター下流端部1-5a1ではわずかに側面にオフセットトナーの付着が認められるのみで、実施例1や従来例1で見られたようなヒーターへのトナー固着は観察されなかった。
【００６９】
また、加熱ニップ部N1-2内にはオフセットトナーの付着が観察された。これは実施例1と同様に定着ローラ表面との摺擦でヒーター1-5a1の基板1-5cの表面が傷つき、オフセットトナーが付着したものである。
【００７０】
本実施例の定着装置106では、ヒーター下流端部1-5a1を定着ローラ1-1の表面に食い込ませるため、実施例1や従来例1よりもさらにオフセットトナーが成長する足場となる部分すなわちヒーター下流端部の角部分の面積を小さくすることができる。
【００７１】
実施例1では、ヒーター下流端部1-5a1の角部分にわずかにオフセットトナーが溜まる部分が存在したが、本実施例の構成では、ヒーター下流端部の角部分も常に定着ローラ1-1による摺擦を受けている。このため、オフセットトナーが固着できる場所はゼロである。
【００７２】
図7は本実施例の定着装置106のオフセットトナー汚れのメカニズムの説明図である。
【００７３】
本実施例の定着装置106では、まず定着ローラ1-1の表面上に転移したオフセットトナー(図中(i))は定着ローラの回転により加熱ニップ部N1-2までもちきたされる。加熱ニップ部N1-2内においてオフセットトナーは溶融状態となり、定着ローラ1-1の回転とともに加熱ニップ部を通り過ぎる(図中(ii))。加熱ニップ部N1-2を通り過ぎたところにはヒーター1-5aなどの部材が存在しないため、オフセットトナーが溜まる場所が無い(図中(iii))。また、ヒーター下流端部1-5a1の角部分も定着ローラ1-1に食い込み強く摺擦されているため、オフセットトナーが溜まらない。したがってオフセットトナーは固着せずそのまま定着ローラ1-1によりもちきたされる。
【００７４】
実施例１では、オフセットトナーはヒーター下流端部1-5a1の角部分にわずかに付着し成長した。
【００７５】
本実施例では、ヒーター下流端部1-5a1の角部分が定着ローラ1-1に食い込み強い摺擦を受けていることから、オフセットトナーは角部分にたまることはない。万が一たまった場合にも大きく成長する前に定着ローラ1-1との摺擦で擦り取られるような状態になる。これによりヒーター下流端部1-5a1でトナー汚れは生じない。
【００７６】
表1に実施例1、2、および従来例1の結果をまとめた。
【００７７】
【表１】
2007114705.tif 000003
【００７８】
以上のように、ヒーター下流端部1-5a1を加熱ニップ部N1-2の下流端部N1-21よりも定着ローラ1-1の回転方向の上流側に位置させることで、ヒーター下流端部のトナー汚れを改善することが出来る。さらにヒーター下流端部1-5a1からの剥離トナーによる画像不良を大きく改善することができた。
【実施例３】
【００７９】
本発明に係る他の例の定着装置を説明する。本実施例では、実施例1の定着装置106と共通する部材には同一符号を付して再度の説明を省略する。
【００８０】
本実施例では、加熱ニップ部内に生じるトナー汚れに注目し、主にそのトナー汚れを防ぐことのできる定着装置の構成について説明する。本実施例の定着装置106は、実施例2の定着装置を元にして構成したものである。
【００８１】
図8は本実施例の定着装置106の一例の横断面側面模型図である。
【００８２】
加熱ニップ部N1-2内に生ずるトナー汚れは主に定着ローラ1-1との摺擦によってヒーター表面に傷がつき、ヒーター表面の離型性が下がることによるものである。加熱ニップ部N1-2内では、溶融前或いは溶融状態のオフセットトナーがヒーター表面に強くこすり付けられながら通り過ぎていくため、ひとたびヒーター表面の離型性が落ちれば、ヒーター表面へのオフセットトナーの融着は容易に生じてしまう。また、長期にわたりプリント動作を行うにあたって、たとえばヒーター1-5aから定着ローラ1-1への熱伝達の妨げになったり、オフセットトナーが大きく成長してヒーター下流端部1-5a1のトナー汚れの起点となってしまう可能性がある。
【００８３】
そこで、本実施例の定着装置106では、加熱ニップ部N1-2内のトナー汚れも防ぐことを目的として、加熱ニップ部N1-2においてヒーター1-5aと定着ローラ1-1との間に摺動シート3-1を介在させている。摺動シート（以下、シートと略記する）3-1をヒーター1-5aと定着ローラ1-1との間に介在させることにより、ヒーターと定着ローラとの間の摺動抵抗を緩和することができる。
【００８４】
シート3-1は、基材として厚さ30μmのポリイミドが使用されている。このポリイミド層の片方の表面には摺動性および離型性に優れた厚さ約7μmのPFA層がコーティングされている。このPFA層のコーティング面を定着ローラ1-1側にしてヒーター1-5aと定着ローラとの間に配設させたシート3-1は、定着ローラが回転しても動かないように該ローラの回転方向において加熱ニップ部N1-2よりも上流側の端部がステー1-5bに固定されている。
【００８５】
図9は図8の加熱ニップ部N1-2近傍の拡大図である。
【００８６】
ヒーター下流端部1-5a1を加熱ニップ部N1-2の下流端部N1-21よりも定着ローラ回転方向の上流側に位置させているため、定着ローラ表面に対してヒーター下流端部が食い込んでいる状態となっている。この定着ローラ表面とヒーター表面との間に介在されたシート3-1は、定着ローラ回転方向下流側の端部がヒーター下流端部1-5a1と同じ位置になるようにカットされている。したがってヒーター下流端部1-5a1とシート3-1の下流端部は一致している。またシート3-1は、摺動性および離型性に優れたPFA層のコーティング面が定着ローラ表面と摺擦するので、定着ローラとの摺擦によるダメージを軽減できる。このためシート3-1において、定着ローラ表面と摺擦するシート表面に傷がつきにくく、オフセットトナーが付着しにくくなる。また離型性に優れたPFA層が定着ローラ表面側の面にコートされているためオフセットトナー汚れに対するマージンも大きく上げることができる。
【００８７】
本実施例の定着装置106においても、実施例１および2と同様の条件(記録材搬送速度：311mm/sec、定着ローラ表面温度：190℃)でオフセットトナー汚れの評価を行った。
【００８８】
記録材1-4にはレターサイズの坪量90gのラフ紙（Fox River Paper社製  フォックスリバーボンド）を用い、画像パターンは12mm幅で紙の進行方向に水平に並んだ0.5mm幅のライン画像である。この画像を担持した記録材1-4を連続して定着ニップ部N1-1で挟持搬送し、ヒーター1-5aにオフセットトナー汚れが生じた枚数および、オフセットトナーがヒータから剥離するまでの枚数について調べた。
【００８９】
300000枚以上の連続通紙を行ったが、ヒーター下流端部1-5a1のオフセットトナー汚れや、ヒーター下流端部からの剥離トナーによる画像不良は現れなかった。
【００９０】
連続通紙後に定着装置106を分解して観察を行ったが、加熱ニップ部N1-2内にもオフセットトナーの付着が観察されなかった。
【００９１】
表2に従来例1および実施例1〜3の結果をまとめる。
【００９２】
【表２】
2007114705.tif 000004
【００９３】
以上のように、加熱ニップ部N1-2においてヒーター1-5aと定着ローラ1-1との間にシート3-1を介在させることにより、加熱ニップ部内の汚れも改善でき、長期にわたって画像不良のない安定したプリント動作を行うことができる。
【実施例４】
【００９４】
本発明に係る他の例の定着装置を説明する。本実施例では、実施例1の定着装置106と共通する部材には同一符号を付して再度の説明を省略する。本実施例の定着装置106も実施例2の定着装置を元にして構成したものである。
【００９５】
図10は本実施例の定着装置106の一例の横断面側面模型図である。図11は図10の加熱ニップ部N1-2近傍の拡大図である。図12は摺動シート4-1の移動範囲の説明図である。
【００９６】
4-1は摺動シートであり、ヒーター1-5aと定着ローラ1-1との間に配設してある。4-2は第１の角度規制部材としてのシート張架ローラ（以下、張架ローラと略記する）である。
【００９７】
摺動シート（以下、シートと略記する）4-1は、ヒーター1-5aと定着ローラ1-1との摺動抵抗を緩和するものである。このシート4-1は、基材として厚さ30μmのポリイミドが使用されている。このポリイミド層の片方の表面には摺動性および離型性に優れた厚さ約7μmのPFA層がコーティングされている。このPFA層のコーティング面を定着ローラ1-1側にしてヒーター1-5aと定着ローラとの間に配設させたシート3-1は、定着ローラの回転方向において加熱ニップ部N1-2よりも上流側の端部がステー1-5bに、上流側の端部が張架ローラ4-2に、それぞれ固定されている。この張架ローラ4-2にはシート3-1の端部をしっかりと張架させた状態に固定される。このため、ヒーター下流端部1-5a1の角部はシート3-1を介してしっかりとエッジが出されている状態となる。また定着ローラ１-1が回転駆動されても、シート3-1は外れたりすることが無い。図11中、Cの部分に着目すると、ヒーター下流端部1-5a1は加熱ニップ部N1-2内に位置している。すなわちヒーター下流端部1-5a1は加熱ニップ部N1-2の下流端部N1-21よりも定着ローラ回転方向の上流側に位置している。
【００９８】
張架ローラ4-2は、記録材1-4の搬送方向Xと直交する幅方向に細長い部材であり、その長手方向両端が不図示の装置側板対に加熱ニップ部N1-2の下流端部N1-21近傍のE点（図12）を中心として弧状に移動可能に支持保持されている。そして不図示の駆動手段により図12中Dで示される鎖線上にその位置を動かすことが可能である。すなわち、図12中E点を基点としてシート3-1の定着ローラ4-1に対するヒーター下流端部1-5a1の接触角度を0°から60°までの任意の角度に規制することが可能となっている。
【００９９】
本実施例の定着装置106においても、実施例１〜3と同様の条件(記録材紙搬送速度：311mm/sec、定着ローラ表面温度：190℃)でオフセットトナー汚れの評価を行った。本実施例では張架ローラ4-2により、シート3-1の角度を種々変更して比較した。
【０１００】
評価方法としては、記録材1-4にはレターサイズの坪量90gのラフ紙（Fox River Paper社製  フォックスリバーボンド）を用い、画像パターンは12mm幅で紙の進行方向に水平に並んだ0.5mm幅のライン画像である。この画像を担持した記録材1-4を連続して定着ニップ部N1-1で挟持搬送し、ヒーター1-5aにオフセットトナー汚れが生じた枚数および、オフセットトナーがヒータから剥離するまでの枚数について調べた。
【０１０１】
図13は本実施例の定着装置においてシート3-1の定着ローラ1-1に対するヒーター下流端部1-5a1の接触角度を90°としたときの説明図である。
【０１０２】
張架ローラ4-2を可動域の一番上まで上げて、さらに第２の角度規制部材として不図示の装置側板対に設けた補助ローラ4-3によりシート3-1をヒーター下流端部1-5a1に接触させることによって接触角度を90°とした。
【０１０３】
以上の構成で300000枚以上の連続通紙を行ったが、ヒーター下流端部1-5a1のオフセットトナー汚れや、ヒーター下流端部からの剥離トナーによる画像不良は現れなかった。また、連続通紙後に定着装置106を分解して観察を行ったが、加熱ニップ部N1-2内にもオフセットトナーの付着が観察されなかった。
【０１０４】
図14〜図17はシート3-1の定着ローラ4-1に対するヒーター下流端部1-5a1の接触角度（以下、シート3-1の角度と略記する）をそれぞれ60°、45°、30°、0°としたときの説明図である。
【０１０５】
張架ローラ4-2を動かすことにより、それぞれの角度を実現した。
【０１０６】
以上の構成で300000枚連続通紙を行った。
【０１０７】
シート3-1の角度が60°(図14)のときは、シートの角度が90°のときと同様に、ヒーター下流端部1-5a1のオフセットトナー汚れや、ヒーター下流端部からの剥離トナーによる画像不良は現れなかった。また、連続通紙後に定着装置106を分解して観察を行ったが、加熱ニップ部N1-2内にもオフセットトナーの付着が観察されなかった。
【０１０８】
シート3-1の角度が45°(図15)のときは、5000枚を過ぎたところからシートの下流端部から外れた部分にオフセットトナーが溜まり始め、10000枚の時点で剥離し、画像不良となって現れた。
【０１０９】
シート3-1の角度が30°(図16)のときは、1500枚でシートの下流端部から外れた部分にオフセットトナーが溜まり始め、画像不良は6000枚を過ぎたところで発生した。
【０１１０】
シート3-1の角度が0°(図17)ときは、1000枚でシートの下流端部から外れた部分にオフセットトナーが溜まり、画像不良は4000枚の時点で発生した。
【０１１１】
本実施例の定着装置106では、シート3-1をヒーター下流端部1-5a1と一致する位置でカットせずに、シート3-1を張架ローラ4-2で引張る構成とした。その際に、シート3-1の角度を変更して、そのシートの角度がオフセットトナー汚れに及ぼす影響を比較したのである。
【０１１２】
結果としては、シート3-1の角度が90°のときには、オフセットトナー汚れ、および画像不良は全く生じないことがわかった。これは実施例3で述べた構成とほぼ同じ構成となっているからである。すなわち、シート3-1がヒーター下流端部1-5a1からはみ出しているが、そのヒーター下流端部に沿うようにシートに90°の角度をつけることにより、ヒーター下流端部から外れたところにオフセットトナーが溜まる場所を与えない構成となっているのである。
【０１１３】
また、本実施例においても、ヒーター下流端部1-5a1が加熱ニップ部N1-2内に位置するように構成されている。このため、ヒーター下流端部1-5a1は定着ローラ1-1による摺擦を受けることから、長期にわたってオフセットトナーがたまらない。したがって、オフセットトナー汚れ、および画像不良が発生しない安定したプリント動作を行うことが可能となっている。
【０１１４】
次に、シート3-1の角度が60°のときも、オフセットトナーが溜まらず、画像不良も発生しないことがわかった。シート3-1と定着ローラ1-1との接触面からシートに60°の角度がついていれば、90°のときと同様にオフセットトナーが溜まる場所が無く、画像不良も発生しない。
【０１１５】
シート3-1の角度が45°より小さい場合にはオフセットトナーが溜まるようになり、画像不良が発生するようになってくる。この現象はシート3-1の角度が小さくなるほど顕著になり、シート角度0°のときにはシートに1000枚の時点からオフセットトナーが溜まり始め、4000枚で画像不良が発生することがわかった。これはシート3-1が定着ローラ1-1との接触面に近づくことにより、オフセットトナーがシートに付着しやすくなるためである。
【０１１６】
さらにシート角度0°のときは実施例1で述べた従来例1の構成のときとほぼ同等のプリント枚数でオフセットトナー汚れが発生し、画像不良も発生している。この場合は、シート3-1が定着ローラ1-1との接触面と一致することで、加熱ニップ部N1-2の下流端部N1-21から外れたところにヒーターが存在している従来例1とほぼ同様の構成となってしまい、オフセットトナー汚れ、および画像不良が顕著に生じるようになる。
【０１１７】
表3に本実施例の結果をまとめる。
【０１１８】
【表３】
2007114705.tif 000005
【０１１９】
以上のように、シート3-1の角度を60°から90°に規制することによって、実施例3と同様な効果を得ることができる。またオフセットトナーの固着を防ぎ、ひいては画像不良の発生しない定着装置を提供することが出来るようになる。
【０１２０】
〔その他〕
１)定着装置116は、ヒーターユニット1-5のヒーター1-5aを加圧ローラ1-2の外周面に圧接させて加熱ニップ部N1-2を形成するように構成してもよい。或いは、ヒーターユニット1-5と同じ構成の２つのヒーターユニットを準備し、一方のヒーターユニットのヒータを定着ローラ1-1の外周面に、他方のヒーターユニットのヒータを加圧ローラ1-2の外周面にそれぞれ圧接させて加熱ニップ部を形成するように構成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１２１】
【図１】実施例１に係る定着装置の一例の横断面側面模型図
【図２】ヒーターの一例の構成説明図
【図３】実施例１に係る定着装置の加熱ニップ部近傍の拡大図
【図４】(a)は実施例１の定着装置のオフセットトナー汚れのメカニズムの説明図、(b)は従来例1の定着装置のオフセットトナー汚れのメカニズムの説明図
【図５】画像形成装置の構成模型図
【図６】実施例2に係る定着装置の加熱ニップ部近傍の説明図
【図７】実施例2に係る定着装置のオフセットトナー汚れのメカニズムの説明図
【図８】実施例3に係る定着装置の一例の横断面側面模型図
【図９】実施例3に係る定着装置の加熱ニップ部近傍の拡大図
【図１０】実施例4に係る定着装置の一例の横断面側面模型図
【図１１】実施例4に係る定着装置の加熱ニップ部近傍の拡大図
【図１２】実施例4に係る定着装置の摺動シートの移動範囲の説明図
【図１３】摺動シートの角度が90°のときの加熱ニップ部近傍の拡大図
【図１４】摺動シートの角度が60°のときの加熱ニップ部近傍の拡大図
【図１５】摺動シートの角度が45°のときの加熱ニップ部近傍の拡大図
【図１６】摺動シートの角度が30°のときの加熱ニップ部近傍の拡大図
【図１７】摺動シートの角度が0°のときの加熱ニップ部近傍の拡大図
【図１８】従来の定着装置の横断面側面模型図
【符号の説明】
【０１２２】
1-1・・・定着ローラ、1-2b・・・弾性層、1-2・・・加圧ローラ、1-2b・・・弾性層、
1-3・・・トナー画像、1-4・・・記録材、1-5・・・ヒーターユニット、1-5a・・・ヒーター
1-5c・・・基板、1-5a1・・・基板の下流端部、N1-1・・・定着ニップ部、
N1-2・・・加熱ニップ部、N1-21・・・加熱ニップ部の下流端部、3-1・・・摺動シート
4-1・・・摺動シート、4-2・・・シート張架ローラ、4-3・・・補助ローラ
【図１】
2007114705.tif 000006
【図２】
2007114705.tif 000007
【図３】
2007114705.tif 000008
【図４】
2007114705.tif 000009
【図５】
2007114705.tif 000010
【図６】
2007114705.tif 000011
【図７】
2007114705.tif 000012
【図８】
2007114705.tif 000013
【図９】
2007114705.tif 000014
【図１０】
2007114705.tif 000015
【図１１】
2007114705.tif 000016
【図１２】
2007114705.tif 000017
【図１３】
2007114705.tif 000018
【図１４】
2007114705.tif 000019
【図１５】
2007114705.tif 000020
【図１６】
2007114705.tif 000021
【図１７】
2007114705.tif 000022
【図１８】
2007114705.tif 000023